izvkgtuИзвестия КГТУKSTU News1997-3071Калининградский государственный технический университет10.46845/1997-3071-2023-69-35-43izvkgtu-54Research ArticleБИОЛОГИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЫБНОЕ ХОЗЯЙСТВОBIOLOGY, ECOLOGY AND FISHERIESТрансформация подвижности железа в почвах агроэкосистем под влиянием навозных стоковTransformation of iron mobility in agroecosystem soils under the influence of manure effluentshttps://orcid.org/0000-0001-8049-6760СырчинаН. В.SyrchinaN. V.

Надежда Викторовна Сырчина – кандидат химических наук, доцент кафедры фундаментальнойхимии и методики обучения химии, старший научный сотрудник лаборатории биомониторинга

Киров

Nadezhda V. Syrchina

Kirov

nvms1956@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9695-7146ПилипЛ. В.PilipL. V.

Лариса Валентиновна Пилип – кандидат ветеринарных наук, доцент кафедры зоогигиены, физиологии и биохимии 

Киров

Larisa V. Pilip

Kirov

pilip_larisa@mail.ruВятский государственный университетРоссияVyatka State UniversityRussian FederationВятский государственный агротехнологический университетРоссияVyatka State Agrotechnological UniversityRussian Federation2023180320250693543Copyright © Сырчина Н.В., Пилип Л.В., 20252025Сырчина Н.В., Пилип Л.В.Syrchina N.V., Pilip L.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.klgtu.ru/jour/article/view/54

Важнейшей экологической проблемой промышленного животноводства является необходимость утилизации больших объемов навоза и навозных стоков. В настоящее время основная масса соответствующих продуктов используется в качестве удобрений на ограниченных площадях, расположенных вблизи животноводческих предприятий. Повышенная нагрузка навозом и навозными стоками приводит к трансформации естественных биогеохимических циклов микроэлементов, в частности Fe, в агроэкосистемах. В результате выполненных исследований установлено, что из-за систематического внесения значительных норм навоза крупного рогатого скота и свиней накапливается органическое вещество, повышается рН и снижается содержание подвижных форм Fe в пахотных горизонтах почвы по сравнению с кислыми дерново-подзолистыми почвами контрольных участков. Более высокие значение рН были характерны для удобряемой навозом крупного рогатого скота пашни. В удобряемых навозом почвах содержание подвижного железа составило 18–25 мг/кг, в почвах контрольных участков – 122–133 мг/кг. Достоверных различий между содержанием подвижного Fe в почвах, удобряемых навозными стоками разных видов животных, не выявлено. Содержание Fe в зеленой массе кукурузы в конце вегетационного периода варьировало от 90 до 490 мг/кг. Корреляционные связи между подвижностью Fe в агроземе и накоплением этого металла в зеленой массе растений не наблюдались. Более высокое содержание Fe было в кукурузе, выращиваемой в агроземе, удобряемом свиными навозными стоками и имеющем более низкие значения рН. Соответствующий эффект, вероятно, обусловлен повышенной лабильностью хелатных комплексов Fe c фульвокислотами в кислой среде, что облегчает поглощение элемента корневой системой растений. Изучение закономерностей динамики и состояния микроэлементов, в том числе Fe, в агроценозах позволит снизить риски химической деградации агроземов и повысить эффективность органических удобрений. 

The most important environmental problem of industrial animal husbandry is the need to dispose of large volumes of manure and manure effluents. Currently, most of the manure runoff is used as fertilizers in limited areas located near livestock enterprises. The increased load from manure and manure effluents leads to the transformation of natural biogeochemical cycles of trace elements, in particular Fe, in agroecosystems. As a result of the research, it has been found that the systematic introduction of significant norms of cattle and pig manure leads to the accumulation of organic matter, an increase in pH and a decrease in the content of mobile forms of Fe in arable soil horizons, compared with acidic sod-podzolic soils of control sites. Higher pH values were typical for arable land fertilized with cattle manure. In manure-fertilized soils, the content of mobile iron was 18–25 mg/kg, in the soils of control sites – 122–133 mg/kg. There were no significant differences between the content of mobile Fe in soils fertilized by manure runoff of different animal species. The Fe content in the green mass of corn at the end of the growing season ranged from 90 to 490 mg/kg. Correlations between the mobility of Fe in the agrozem and accumulation of this metal in the green mass of plants have not been observed. The higher Fe content was in corn grown in agrozeme fertilized by pig manure runoff and having lower pH values. The effect is probably due to the increased lability of Fe chelate complexes with fulvic acids in an acidic environment, which facilitates the absorption of the element by the root system of plants. The study of the patterns of dynamics and the state of trace elements, including Fe in agrocenoses, will reduce the risks of chemical degradation of agrozems and increase the efficiency of organic fertilizers. 

агроэкосистемынавозные стокипочвыагроземподвижное железоваловое железоаккумуляция железахелатные комплексыagroecosystemsmanure effluentssoilagrozemmobile irongross ironiron accumulationchelate complexesReferencesShenker М., Chen Y. Increasing Iron Availability to Crops: Fertilizers, Organo-Fertilizers, and Biological Approaches // Soil Science & Plant Nutrition. 2005. V. 51. N 1. Р. 1–17, https://doi.org/10.1111/j.1747-0765.2005.tb00001.x.Shenker М., Chen Y. Increasing Iron Availability to Crops: Fertilizers, Organo-Fertilizers, and Biological Approaches. Soil Science & Plant Nutrition, 2005, vol. 51, no. 1, рр. 1–17, https://doi.org/10.1111/j.1747-0765.2005.tb00001.x.Adsorption of REE(III)-humate complexes onto MnO2: experimental evidence for cerium anomaly and lanthanide tetrad effect suppression / M. Davranche, O. Pourret, G. Gruau, A. Dia, M. CozBouhnik // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2005. V. 69. N 20. P. 4825–4835, https://doi.org/10.1016/j.gca.2005.06.005.Davranche M., Pourret O., Gruau G., Dia A., CozBouhnik M. Adsorption of REE(III)-humate complexes onto MnO2: experimental evidence for cerium anomaly and lanthanide tetrad effect suppression. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2005, vol. 69, no. 20, pр. 4825–4835, https://doi.org/10.1016/j.gca.2005.06.005.Водяницкий Ю. Н., Шоба С. А. Биогеохимия железа в переувлажненных почвах (аналитический обзор) // Почвоведение. 2013. № 9. С. 1047–1059, https://doi.org/10.7868/S0032180X13090128.Vodyanitskii Yu. N., Shoba S. A. Biogeokhimiya zheleza v pereuvlazhnennykh pochvakh (analiticheskiy obzor) [Biogeochemistry of iron in waterlogged soils (analytical review)]. Pochvovedenie, 2013, no. 9, pp. 1047–1059, https://doi.org/10.7868/S0032180X13090128.Анциферова О. А., Левицкий А. Д. Результаты мониторинга окисного и закисного железа в почвах холмисто-моренных равнин // Известия КГТУ. 2020. № 56. С. 11–21.Antsiferova O. A., Levitskiy A. D. Rezultaty monitoringa okisnogo i zakisnogo zheleza v pochvakh kholmisto-morennykh ravnin [Monitoring results of ferric and ferrous iron in soils of hilly-moraine plains]. Izvestiya KGTU, 2020, no. 56, pp. 11–21.Tolerance of Iron-Deficient and Toxic Soil Conditions in Rice (Review) / A. Mahender, М. Swamy, А. Anandan, J. Ali // Plants. 2019. V. 8. N 2. P. 31–65, https://doi.org/10.3390/plants8020031.Mahender A., Swamy М., Anandan А., Ali J. Tolerance of Iron-Deficient and Toxic Soil Conditions in Rice (Review). Plants, 2019, vol. 8, no. 2, рр. 31–65, https://doi.org/10.3390/plants8020031.Анализ и решения экологических проблем в животноводстве / А. Ю. Брюханов, В. Д. Попов, Э. В. Васильев, Е. В. Шалавина, Р. А. Уваров // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2021. Т. 15. № 4. С. 48–55, https://doi.org/10.22314/2073-7599-2021-15-4-48-55.Bryukhanov A. Yu. , Popov V. D., Vasilev E. V., Shalavina E. V., Uvarov R. A. Analiz i resheniya ekologicheskikh problem v zhivotnovodstve [Analysis and solutions to environmental problems in livestock farming]. Sel’skokhozyaystvennye mashiny i tekhnologii, 2021, vol. 15, no. 4, рр. 48–55, https://doi.org/10.22314/2073-7599-2021-15-4-48-55.Пилип Л. В., Сырчина Н. В. Экологическая проблема отрасли свиноводства // Аграрная наука – сельскому хозяйству: сборник материалов XIV Международной научно-практической конференции. В 2 книгах. 2019. С. 193–196.Pilip L. V. Syrchina N. V. Ekologicheskaya problema otrasli svinovodstva [Environmental issue of the pig industry]. Trudy XIV Mezhdunarodnoy nauchnoprakticheskoy konferentsii “Agrarnaya nauka – sel’skomu hozyaystvu“ [Proceedings of the XIV International scientific and practical conference “Agrarian science to agriculture“]. Barnaul, 2019, рр. 193–196.Производство биоорганоминеральных удобрений как направление реализации безотходных технологий в свиноводстве / А. В. Сазанов, Ю. Н. Терентьев, Н. В. Сырчина, Т. Я. Ашихмина, В. А. Козвонин // Теоретическая и прикладная экология. 2017. № 3. С. 85–90, https://doi.org/10.25750/1995-4301-2017-3-085-090.Sazanov A. V., Terentyev Yu. N., Syrchina N. V., Ashikhmina T. Ya., Kozvonin V. A. Proizvodstvo bioorganomineralnykh udobreniy kak napravlenie realizatsii bezotkhodnykh tekhnologiy v svinovodstve [Production of bioorganomineral fertilizers as the direction of realization of wastefree technologies in pig-breeding]. Teoreticheskaya i prikladnaya ekologiya, 2017, no. 3, рр. 85–90, https://doi.org/10.25750/1995-4301-2017-3-085-090.Биологическое загрязнение пахотных земель отходами свиноводства / Л. В. Пилип, Н. В. Сырчина, В. А. Козвонин, Е. П. Колеватых, Т. Я. Ашихмина, А. В. Сазанов // Теорeтическая и прикладная экология. 2022. № 3. C. 199–205, https://doi.org/10.25750/1995-4301-2022-3-199-205.Pilip L. V., Syrchina N. V., Kozvonin V. A., Kolevatykh E. P., Ashikhmina T. Ya., Sazanov A. V. Biologicheskoe zagryaznenie pakhotnykh zemel’ otkhodami svinovodstva [Biological contamination of arable land with pig waste]. Teoreti-cheskaya i prikladnaya ekologiya, 2022, no. 3, рр. 199–205, https://doi.org/10.25750/1995-4301-2022-3-199-205.Маркина Е. О., Григорьев В. В., Сырчина Н. В. Влияние различных добавок на подвижность тяжелых металлов в почвах // Экология родного края: проблемы и пути решения: материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. 2016. С. 87–90.Markina E. O., Grigor’ev V. V., Syrchina N. V. Vliyanie razlichnykh dobavok na podvizhnost’ tyazhelykh metallov v pochvakh [The effect of various additives on the mobility of heavy metals in soils]. Trudy Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem “Ekologiya rodnogo kraya: problemy i puti resheniya“ [Proceedings of the All-Russian scientific and practical conference with international participation. Ecology of the native land: problems and solutions]. Kirov, 2016, рр. 87–90.Пилип Л. В., Сырчина Н. В., Ашихмина Т. Я. Промышленные свинокомплексы как источники загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами // Известия Коми научного центра УрО РАН. 2021. № 5(51). С. 88–91, https://doi.org/10.19110/1994-5655-2021-5-88-91.Pilip L. V., Syrchina N. V., Ashikhmina T. Ya. Promyshlennye svinokompleksy kak istochniki zagryazneniya okruzhayushchey sredy tyazhelymi metallami [Industrial pig farms as sources of environmental pollution with heavy metals]. Izvestiya Komi nauchnogo tsentra Ural’skogo otdeleniya Rossiyskoy Аkademii Nauk, 2021, no. 5 (51), рр. 88–91, https://doi.org/10.19110/1994-5655-2021-5-88-91.Сырчина Н. В., Пилип Л. В. Ашихмина Т. Я. Химическая деградация земель под воздействием отходов животноводства // Теоретическая и прикладная экология. 2022. № 3. С. 219–225, https://doi.org/10.25750/1995-4301-2022-3-219- 225. 13. Железо в рационах, крови и печени свиней, коров и кур. URL: https://worldgonesour.ru/vyraschivanie-molodnyaka/524-zhelezo-v-racionahkrovi-i-pecheni-sviney-korov-i-kur.html (дата обращения: 25.10.22).Syrchina N. V., Pilip L. V., Ashikhmina T. Ya. Khimicheskaya degradatsiya zemel’ pod vozdeystviem otkhodov zhivotnovodstva [Chemical land degradation under the influence of animal husbandry waste]. Teoreticheskaya i prikladnaya ekologiya, 2022, no. 3, рр. 219–225, https://doi.org/10.25750/1995-4301-2022-3-219-225.Бахитова А. Р., Лапушкин В. М. Накопление микроэлементов в зеленой массе кукурузы при ее выращивании на дерново-подзолистой почве // Плодородие. 2018. № 4 (103). С. 18–21, https://doi.org/10.25680/S19948603.2018.103.06.Iron in the diets, blood and liverf pigs, cows and chickens. Available at: https://worldgonesour.ru/vyraschivanie-molodnyaka/524-zhelezo-v-racionah-krovi-ipecheni-sviney-korov-i-kur.html (Accessed 25 October 2022).Enakiev Y. I., Bahitova A. R., Lapushkin V. M. Microelements (Cu, Mo, Zn, Mn, Fe) in corn grain according to their availability in the fallow sod-podzolic soil profile // Bulgarian Journal of Agricultural Science. 2018. V. 24. N 2. Р. 285–289.Bakhitova A. R., Lapushkin V. M. Nakoplenie mikroelementov v zelenoy masse kukuruzy pri ee vyrashchivanii na dernovo-podzolistoy pochve [Microelements content in green material of corn cultivated on the sod-podzolic soil]. Plodorodie, 2018, no. 4 (103), рр. 18–21, https://doi.org/10.25680/S19948603.2018.103.06.Кузнецова Е. А., Гаврилина В. А., Зомитев В. Ю. Накопление тяжелых металлов растениями кукурузы в процессе онтогенеза // Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов. 2016. № 2. С. 30–34.Enakiev Y. I., Bahitova A. R., Lapushkin V. M. Microelements (Cu, Mo, Zn, Mn, Fe) in corn grain according to their availability in the fallow sod-podzolic soil profile. Bulgarian Journal of Agricultural Science, 2018, vol. 24, no. 2, рр. 285–289.Kuznetsova E. A., Gavrilina V. A., Zomitev V. Yu. Nakoplenie tyazhelykh metallov rasteniyami kukuruzy v protsesse ontogeneza [Accumulation of heavy metals by corn plants during ontogeny]. Tekhnologiya i tovarovedenie innovatsionnykh pishchevykh produktov, 2016, no. 2, рр. 30–34.Kuznetsova E. A., Gavrilina V. A., Zomitev V. Yu. Nakoplenie tyazhelykh metallov rasteniyami kukuruzy v protsesse ontogeneza [Accumulation of heavy metals by corn plants during ontogeny]. Tekhnologiya i tovarovedenie innovatsionnykh pishchevykh produktov, 2016, no. 2, рр. 30–34.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.